Ледяная планета солнечной системы


Ледяные сателлиты Солнца

Многовековой поиск границ Солнечной системы уже неоднократно перекраивал стройную картину мироздания, заставляя ученых предлагать все новые гипотезы относительно того, почему у Солнца так много спутников и планет. Сначала астрономы обнаружили, что помимо крупных планет в Солнечной системе есть тысячи мелких космических тел. Они образуют пояс астероидов, расположенный внутри орбиты Юпитера. 3атем были открыты Плутон, Седна, Орк, Кваоар, Варуна и множество других объектов, обращающихся вокруг Солнца на расстояниях, в десятки и сотни раз больших чем Юпитер. Так называемый пояс Койпера, в котором находятся упомянутые выше небесные тела, обнаруженный в конце XX века, разрушил сложившуюся систему взглядов, в результате ряд астрономов предложили даже лишить Плутон статуса планеты.

Три вида планет

Великое планетографическое открытие — обнаружение внешнего пояса астероидов, расположенного за орбитой Нептуна, — существенно изменило представление о Солнечной системе.


масштабах нашей планеты такому событию соответствовало бы открытие неизвестного ранее материка. Возник новый взгляд на структуру планетной системы, которая до этого представлялась не вполне стройной, поскольку в ней имелась «странная» планета — самая дальняя, девятая по счету от Солнца, — Плутон. Она не вписывалась в закономерное чередование восьми предыдущих планет. Четыре ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) относятся к так называемому земному типу — они сравнительно небольшие, но «тяжелые», сложены преимущественно из каменных пород, а у некоторых имеется даже железное ядро. Следующие четыре планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) называются планетами-гигантами — они очень большие, в несколько раз крупнее Земли, и «легкие», состоящие главным образом из газов. Еще дальше находится Плутон, не похожий на планеты первой и второй групп. Он существенно меньше Луны и состоит преимущественно изо льда (см. «ВС», январь 2006). Отличается Плутон и характером движения: если первые восемь планет перемещаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, расположенным в одной плоскости, то у этой планеты орбита очень вытянутая и сильно наклонена.

Так и был бы Плутон «изгоем» Солнечной системы, если бы в последние пять лет ему не подобралась достойная компания: совершенно новый, третий, тип планетных тел — ледяные планетоиды.
результате он стал всего лишь одним из объектов внешнего пояса астероидов. Таким образом, внутренний, или главный, пояс астероидов, расположенный между Марсом и Юпитером, перестал быть уникальным образованием и у него появился «ледяной брат», так называемый пояс Койпера. Такая структура Солнечной системы неплохо согласуется с современными представлениями о формировании планет из протопланетного облака вещества. В наиболее жаркой области близ Солнца остались тугоплавкие материалы — металлы и каменные породы, из которых образовались планеты земного типа. Газы улетучились в более прохладную, удаленную область, где и сконденсировались в планеты-гиганты. Часть газов, которые оказались на самом краю, в наиболее холодной области, превратилась в лед, сформировав множество крошечных планетоидов, поскольку вещества на окраине протопланетного облака оказалось мало. Кроме планет из этого облака образовались кометы, чьи траектории пронизывают все три области, а также спутники, обращающиеся вокруг планет, космическая пыль и мелкие камни — обломки астероидов, бороздящие безвоздушное пространство и иногда падающие на Землю в виде метеоритов.

Джерард Койпер (1905—1973), нидерландский и американский астрономЛедяной пояс


В 1930 году, когда открыли Плутон, границей Солнечной системы стали считать орбиту этой планеты, поскольку за ее пределы улетают лишь бродяги-кометы. Полагали, что Плутон несет свою пограничную службу в полном одиночестве. Так думали до 1992 года, когда за орбитой Плутона, но не слишком далеко от нее, обнаружили астероид 1992 QB1. Это событие стало началом последующих открытий. Создание новых мощных телескопов на Земле и запуск нескольких космических способствовали выявлению на окраинах Солнечной системы множества малых объектов, которые ранее не удавалось рассмотреть. «Ударной пятилеткой» стал период с 1999 по 2003 год, в течение которого было обнаружено около 800 неизвестных ранее астероидов. Стало очевидно, что у Плутона имеется огромная семья, состоящая из тысяч небольших небесных тел.

Внешний пояс астероидов, находящийся за орбитой Нептуна, чаще всего называют поясом Койпера в честь американского астронома Джерарда Койпера (Gerard Peter Kuiper, 1905—1973), занимавшегося исследованием Луны и планет Солнечной системы. Однако присвоение его имени внешнему поясу астероидов выглядит весьма странно. Дело в том, что Койпер как раз считал, что все малые планеты, если таковые когда-либо находились вблизи орбиты Плутона, должны были сместиться в очень отдаленные области, а пространство, непосредственно прилегающее к Плутону, — свободно от космических тел. Что же касается предположения о существовании за орбитой Нептуна многочисленных малых ледяных астероидов (неразличимых в телескопы того времени), то его неоднократно высказывали с 1930 по 1980 год другие астрономы — американцы Леонард и Уиппл, ирландец Эджуорт, уругваец Фернандес.


м не менее к этому поясу астероидов каким-то образом прочно «приклеилось» имя Койпера, который отрицал саму возможность его существования. Международный астрономический союз рекомендует называть астероиды внешнего пояса просто транснептуновыми объектами, то есть расположенными за орбитой восьмой планеты — Нептуна. Такое обозначение соответствует географии Солнечной системы и никак не связано с какими-либо научными гипотезами прошлых лет.

В поясе Койпера уже найдено 14 «двойных астероидов». Они напоминают уменьшенную копию «главной пары» — Плутона с его спутником Хароном. На рисунке Нептун заслоняет СолнцеКойперовские обитатели

Сейчас известно около 1 000 астероидов пояса Койпера, большинство из которых имеет в поперечнике несколько сотен километров, а у десяти крупнейших диаметр превышает 1 000 км. Тем не менее общая масса этих тел невелика — если «слепить» из них один шар, то он по объему будет равен 2/3 Луны. Вокруг 14 астероидов вращаются небольшие спутники. Предполагают, что всего в поясе Койпера имеется около 500 тысяч астероидов размером более 30 км. По площади пояс Койпера в полтора раза превышает ту часть Солнечной системы, вокруг которой он расположен, то есть ограниченную орбитой Нептуна.
ка неизвестно, из чего состоят астероиды в поясе Койпера, но ясно, что в их строении главную роль должны играть льды различного вида (водный, азотный, метановый, аммиачный, метаноловый — спиртовой, углекислый — «сухой лед» и др.), поскольку температура в этой чрезвычайно удаленной от Солнца области очень низкая. В таком природном «морозильнике» могло сохраниться в неизмененном виде то вещество, из которого в далеком прошлом формировались планеты Солнечной системы.

Более 90% новых объектов движутся по почти круговым «классическим» орбитам, расположенным на расстояниях от 30 до 50 астрономических единиц от Солнца. Многие из орбит сильно наклонены к плоскости Солнечной системы, у 20 астероидов наклон превышает 40°, а у некоторых доходит даже до 90°. Поэтому очертания пояса Койпера имеют вид толстого бублика, в пределах которого движутся тысячи небольших небесных тел. Внешняя граница пояса на расстоянии 47 а. е. от Солнца выражена очень резко, поэтому возникло предположение о наличии там довольно крупного планетного объекта, возможно, даже размером с Марс (то есть вдвое меньше Земли), чье гравитационное воздействие не позволяет астероидам «разбредаться». Сейчас ведутся поиски этой гипотетической планеты. Однако внешняя граница пояса не служит непреодолимым барьером, и 43 астероида (4% от известного их количества) уходят за ее пределы в область практически абсолютного холода и тьмы, следуя по сильно вытянутым орбитам, простирающимся на расстояния более 100 астрономических единиц (15 млрд. км) от Солнца.


Год за годом представление о роли Плутона в Солнечной системе изменялось, и теперь его рассматривают как предводителя ледяных планет-карликов пояса Койпера. Группу из двух сотен астероидов, у которых и расположение орбит, и скорости движения практически совпадают с такими же характеристиками Плутона, даже выделили в особое семейство, названное «плутинос», то есть «плутончики».

Внешний край пояса Койпера, резко очерченный на расстоянии 47 а.е. от Солнца, вполне бы мог называться новой границей Солнечной системы. Однако некоторые из ледяных астероидов удаляются и за этот предел. Кроме того, вокруг Солнца есть магнитное поле, простирающееся примерно до 100 а. е. Эта область называется гелиосферой — сферой магнитного поля Солнца.

Карта Солнечной системы. Красные — астероиды на «классических» орбитах пояса Койпера, белые — астероиды семейства Плутона. Синие окружности — орбиты Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Голубые значки — кометыПланета-карлик или астероид-гигант?

Начиная с 1992 года количество астероидов, обнаруженных на окраине Солнечной системы, возрастало и постепенно становилось все яснее, что Плутон — это не самостоятельная планета, а лишь наиболее крупный представитель внешнего астероидного пояса.


ом грянул в 1999 году, когда было предложено присвоить Плутону порядковый номер, который имеется у каждого астероида. Нашелся и подходящий повод — количество пронумерованных объектов приближалось к десяти тысячам, поэтому Плутон хотели перевести из планет в астероиды с почетом, присвоив ему «примечательный» номер 10 000. Дискуссия разгорелась сразу же — одни астрономы были за это предложение, другие — резко против. В результате Плутон на время оставили в покое, а «почетный» номер достался очередному рядовому астероиду. Однако в 2005 году обсуждение статуса Плутона вспыхнуло с новой силой. Масла в огонь добавило открытие группой Майкла Брауна на Паломарской обсерватории в США очередного астероида в поясе Койпера. Этот объект, которому дали обозначение 2003 UB313, оказался не рядовым, а довольно крупным. Сейчас считается наиболее вероятным, что новый объект имеет поперечник в 2 800 км, тогда как Плутон — 2 390 км. Однако данные по новому астероиду еще предстоит уточнять более надежными способами. Например, дождаться, когда он пройдет на фоне далекой звезды и заслонит ее свет. По времени между исчезновением и появлением звезды можно будет узнать диаметр астероида весьма точно. Правда, такие астрономические события случаются редко, и остается лишь ждать подходящего момента.


Первооткрыватели заявили, что если новый астероид превышает по размеру планету Плутон, то его тоже следует считать планетой. В то же время они сказали, что если бы Плутон был открыт не в 1930 году, а сейчас, то вопрос о его классификации даже бы и не возник — его, безусловно, причислили бы к астероидам. Однако история есть история, и принадлежность Плутона к планетам стала уже не столько астрономическим, сколько общекультурным явлением, поэтому вопрос о переводе Плутона в астероиды встречает достаточно сильное сопротивление.

Новому крупному объекту надо было дать собственное имя, и вот тут-то у первооткрывателей возникло серьезное затруднение. Если это планета, то по правилам Международного астрономического союза (МАС) и в соответствии с традицией она должна получить имя божества из классической греко-римской мифологии, а если это астероид, то его следует назвать именем мифологического персонажа, связанного с подземным миром, управляемым Плутоном. Правда, группа Брауна нашла остроумный выход из этой ситуации, предложив назвать новый «астероид-гигант» Персефоной — именем жены Плутона в греческой мифологии. Такое название соответствует всем правилам. Но тут возникло препятствие чисто бюрократического характера: планетами заведует одна рабочая группа МАС, а астероидами — другая. Спор достиг такого накала, что был образован особый комитет из 19 астрономов разных стран, призванных решить вопрос о том, считать ли объект 2003 UB313 планетой.


Участники этого комитета уже несколько месяцев никак не могут прийти к единому мнению. В конце концов, отчаявшийся председатель, британский астроном Иван Уильямс (между прочим, утверждающий, что его имя — типично валлийское, характерное для уроженца Уэльса), нашел простой выход из тупиковой ситуации, заявив, что если согласованный вывод получить в ближайшее время не удастся, то он пойдет не научным путем, а проведет самое обычное голосование, и вопрос будет решен простым большинством голосов.

Самый далекий планетоид

Новое представление о принадлежности Плутона не столько к планетам, сколько к астероидам еще не успело устояться, но уже нашло много приверженцев. Казалось, что найдена гармония в расположении планет, которой не мешает присутствие «лишней» девятой планеты. Однако открытия новых планетоидов продолжались и 15 марта 2004 года привели к очередному нарушению гармоничности среди планет. В этот день группа американских астрономов, возглавляемая Майклом Брауном, объявила, что при наблюдениях на высокогорной Паломарской обсерватории (Калифорния) в ноябре 2003 года ими был открыт самый дальний объект Солнечной системы. Он оказался расположенным в 90 раз дальше от Солнца, чем Земля, и в 3 раза дальше, чем «самая далекая» планета Плутон. И такое гигантское удаление оказалось лишь наиболее близкой к Солнцу частью его орбиты. Диаметр этого астероида поменьше, чем у Плутона, — около 1 500 км.
получил название Седна по имени морской русалки, правительницы холодных и темных пучин северных морей в мифах эскимосов (инуитов). Такой персонаж выбран не случайно — ведь этот планетоид «ныряет» в самую темную и холодную область Солнечной системы, удаляясь от Солнца в 928 раз дальше, чем Земля, и в 19 раз — чем Плутон. Так далеко не уходит ни один из известных астероидов. Седна сразу же заняла место «планеты-изгоя», ранее принадлежавшее Плутону. Ее сильно вытянутая орбита снова нарушила устоявшиеся представления о Солнечной системе.

Один оборот вокруг Солнца она совершает за чудовищный срок — 10 500 лет! Этот планетоид уже не причисляют к поясу Койпера, поскольку даже при наибольшем сближении Седна находится в 1,5 раза дальше от Солнца, чем внешняя граница этого пояса. Астероид стал своего рода «Плутоном XXI века» — объектом, роль которого непонятна. Он постоянно находится в полной темноте, и Солнце с его поверхности выглядит небольшой звездочкой. На нем царит вечный холод. При этом планетоид оказался окрашенным в довольно интенсивный красный цвет и уступает по «красноте» лишь Марсу. Неясно, одинока ли Седна или же на столь большом удалении есть и другие планетоиды — ведь возможности телескопов позволяют обнаружить объект с похожей орбитой только в течение 1% времени его оборота вокруг Солнца, когда он находится на наиболее близком участке своей траектории. Для Седны такой период длится около 100 лет, а затем она уходит в далекую область более чем на 10 000 лет, а там объект ее величины в современные телескопы разглядеть невозможно.

Ледяная планета солнечной системы

Ледяная планета солнечной системы

Ледяная планета солнечной системы

Один из двух космических «Путешественников» Voyager-1, запущенный с Земли в 1977 году, за 28 лет полета удалился от Солнца на 97 а. е. (14,5 млрд. км) и является сегодня самым удаленным искусственным объектом. Voyager1 преодолел границу гелиосферы, то есть области, где солнечный ветер встречается с межзвездной средой, в 2005 году. Теперь путь аппарата, летящего со скоростью 17 км/с, лежит в зону ударной волны. Voyager1 будет работоспособен вплоть до 2020 года. Однако весьма вероятно, что сведения с Voyager-1 перестанут поступать на Землю уже в конце 2006 года. Дело в том, что в NASA намечено сокращение на 30% бюджета в части исследований Земли и Солнечной системы

Источник: www.vokrugsveta.ru

Структура
Даже при очень высоком давлении, как, например, внутри Нептуна или Урана, существуют стабильные кристаллические структуры углерода (оранжевый) и водорода (серый). Авторы и права: HZDR / J. Vorberger.

Гигантские планеты, такие как Уран и Нептун, могут содержать гораздо меньше свободного водорода, чем предполагалось ранее. Исследователи из центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (Германия) пропустили ударные волны через два типа пластика для достижения одинаковых температур и давлений, наблюдаемых внутри таких планет, и следили за поведением, используя ультрамощные импульсы рентгеновского лазера.

Неожиданно, одна из этих пластиковых пластин сохранила свою кристаллическую структуру даже при самых экстремальных давлениях. Поскольку внутри ледяные гиганты состоят из тех же компонентов, что и пластик, имеющиеся планетарные модели, возможно, придётся пересмотреть, говорится в журнале Scientific Reports.

Углерод и водород являются одними из самых распространённых элементов во Вселенной и являются основными составляющими ледяных планет-гигантов, таких как Уран и Нептун. Во внешней атмосфере эти атомы находятся в форме газообразного метана, но глубже, внутри, высокое давление может привести к появлению более сложных углеводородных структур. Прогнозирование фаз и структур, которые материал принимает в этих условиях, является одним из главных вопросов исследования планет.

Чтобы лучше понять структуру ледяных гигантов, международная команда, возглавляемая двумя исследователями HZDR, доктором Николасом Хартли (Nicholas Hartley) и доктором Домиником Краусом (Dominik Kraus), исследовала два типа пластика в лабораторном эксперименте: полистирол и полиэтилен. Эти материалы похожи по своему химическому составу на углеводороды внутри планет . В лаборатории SLAC в США учёные поместили образцы в условия, которые, по прогнозам, наблюдаются примерно на глубине 10000 километров от верхнего слоя атмосферы Нептуна и Урана. На этой глубине давление почти такое же высокое, как и в ядре Земли, и в 2 миллиона раз выше атмосферного давления на земной поверхности.

Достижение чрезвычайно высокого давления

При таких высоких давлениях и температурах единственной возможной структурой, которую ожидали увидеть исследователи, был алмаз, либо образцы должны были просто расплавиться. Вместо этого они наблюдали стабильные углеводородные структуры вплоть до самых высоких достигнутых давлений, но только для образцов полиэтилена.

“Мы были очень удивлены этим результатом”, – говорит Хартли. “Мы не ожидали, что начальное состояние будет иметь большое значение в таких экстремальных условиях”.

Поскольку экстремальные условия внутри ледяных гигантов на Земле могут быть достигнуты только на короткое время, исследователям нужны специальные методы измерения. В мире существует всего несколько сверхбыстрых рентгеновских лазерных установок, и время для измерений было сильно ограничено. Краус и Хартли провели в общей сложности три 12-часовых эксперимент, и поэтому им приходилось использовать каждую минуту для проведения максимально количества измерений. Воздействие на образец рентгеновским лазером занимало всего несколько миллиардных долей секунды.

Открытие показывает важность характеристики температуры и давления внутри ледяных гигантов, что в свою очередь приводит к лучшему пониманию структур и физических свойств планет. В будущем исследователи хотят использовать смеси, в том числе? содержащие кислород, для лучшего соответствия химии внутри планет.

Источник: universetoday.ru

Астрономы из Аризонского университета и Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) выяснили, что в течение последнего миллиарда лет на Церере активно извергались криовулканы. К такому выводу они пришли, обнаружив на карликовой планете следы древних ледяных гор, которые не были замечены до настоящего момента. Статья ученых опубликована в журнале Nature Astronomy.

В условиях экстремально низких температур окружающей среды криовулканы извергают не расплавленные породы, а воду и другие химические соединения (аммиак и метан) в жидком и газообразном состоянии. Криовулканы встречаются, главным образом, на других планетах и их спутниках, однако на Земле также происходят подобные процессы. Так, в 2014 году на полуострове Ямал (Россия) в результате выброса под давлением талых грунтов и промерзлых пород возникла воронка диаметром 20 метров. На Церере крупнейшим криовулканическим образованием является ледяная гора Ахуна высотой 4-4,5 километра, которая возникла не ранее 240 миллионов лет назад.

По мнению ученых, подобные процессы на Церере должны были происходить и раньше, однако никаких других ледяных вулканов на малой планете не наблюдается. Одно из возможных объяснений заключается в том, что подобные геологические образования со временем «расплываются», вследствие чего ни один более древний аналог Ахуны до настоящего времени не сохранился. Результаты численного моделирования продемонстрировали правдоподобность гипотезы вязкой релаксации (viscous relaxation hypothesis), которая, однако, не была подтверждена непосредственными наблюдениями.

Астрономы проанализировали изображения, полученные с помощью автоматической межпланетной станции Dawn, изучающей Цереру и астероид Веста. Они искали следы древних геологических структур, которые могли появиться в результате криовулканических процессов. Было идентифицировано и тщательно изучено 22 «купола», диаметр которых достигал 16-86 километров. Для тестирования гипотезы вязкой релаксации исследователи использовали метод конечных элементов. Он заключается в решении сложной системы дифференциальных уравнений, описывающей деформацию материалов или течение жидкостей, при разбиении задачи на более простые компоненты. Численное моделирование позволило установить, какую форму приобретут криовулканы, подобные Ахуне.

Результаты исследования показали соответствие между предсказанной и наблюдаемыми картинами, что подтвердило концепцию вязкой релаксации. На основе этого ученым удалось установить приблизительный возраст остатков криовулканов на Церере. Возраст самого древнего образования такого рода достигает 510 миллионов лет, а сами криовулканы формировались каждые 50 миллионов лет в течение последнего миллиарда лет. В то же время, подчеркивают ученые, криовулканизм на Церере играет не столь важную роль, как обычные вулканы на Земле.

Источник: lenta.ru

История открытия Урана

Эта планета стала первой, которую открыли в Новое время, с использованием телескопа. Все более близкие, от Меркурия до Сатурна, прекрасно видны на небе невооружённым глазом, и их знали со времён античности. Уран же был открыт Уильямом Гершелем 13 марта 1781 года, при помощи телескопа собственного изготовления.

Планета Уран с Земли видна как звезда яркостью около 5-6 m, то есть её можно обнаружить невооружённым глазом при хорошем зрении. И, конечно, её много раз видели, но считали обычной звездой. Так как Уран очень удалён от Солнца, его движение по орбите слабо заметно и требует длительных наблюдений.

Так, например, в 1690 году английский астроном Джон Флемстид сделал записи, где отметил наблюдение Урана, и даже обозначил эту звезду как 34 Тельца. Другие астрономы тоже наблюдали эту звезду, но никто не заметил, что это планета.

И только Уильям Гершель отметил, что эта звезда выглядит несколько туманно, и похожа на комету. Он использовал увеличение в 227 крат, затем 460 и 932 крат и обнаружил, что этот объект увеличивается, в отличие от обычных звёзд. Занявшись им внимательнее, Гершель заметил, что он перемещается, и сначала решил, что это комета.

Затем Гершеля озадачило, что эта комета не имеет хвоста, а вычисленная орбита практически круговая, тогда как кометы имеют сильно вытянутую эллиптическую. Другие астрономы тоже озадачились, так как объект больше был похож на планету, чем на комету, да и находился слишком далеко от Солнца.

В 1783 году Уильям Гершель признал факт, что открытый им объект является планетой Солнечной системы, не известной ранее. За открытие король Георг III назначил учёному пожизненную стипендию в 200 фунтов стерлингов в год – по тем временам солидная сумма. Кстати, в 1787 году Гершель открыл и два спутника Урана – Титанию и Оберон.

Как первооткрыватель, Уильям Гершель имел право дать название открытой им планете. Он назвал её «Звезда Георга», в честь короля. Но это название не прижилось, и астрономы решили не отходить от традиции называть планеты в честь древнеримских богов и богинь. Так планета Уран и получила название в честь древнегреческого бога, отца бога Сатурна. Хотя всё-таки немного отклонились от традиции – этот бог не римский, а греческий.

Характеристики Урана

Эта планета – огромный газовый гигант, по размеру третий после Юпитера и Сатурна. Он в 14.5 раз больше Земли, состоит преимущественно из водорода, гелия и метана. Твёрдой поверхности, как мы это понимаем, не имеет, аналогично всем газовым планетам – она условная, без определённой границы.

Характеристики Урана довольно впечатляющие. Основные из них вы можете видеть в таблице.

Структура Урана

Планета по строению очень своеобразна и отличается от других газовых гигантов. Конечно, требуется еще множество исследований, но на основании имеющихся данных учёные построили модель строения Урана.

Масса планеты Уран 14.5 раз больше, чем у Земли, но по сравнению с другими планетами-гигантами он лёгкий, по плотности идёт вторым после Сатурна. Даже Нептун, который меньше размером, весит больше Урана. Дело в том, что состав этой планеты в основном лёд, водяной, метановый и аммиачный. Лишь в ядре есть немного горных пород – камня. Не зря же Уран ещё называют ледяным гигантом.

В центре находится ядро, которое состоит из камня и льда. Оно занимает всего 20% радиуса планеты.

Вокруг ядра находится жидкая мантия, которая занимает 60% радиуса планеты. Она ледяная, но этот лёд совсем не такой, как мы его представляем. Он разогрет до 5000 градусов и находится под огромным давлением. Эта смесь воды, метана и аммиака находится в особом состоянии, которое называют «горячим льдом».

Далее идёт слой атмосферы, который занимает еще 20% радиуса.

Поверхность у планеты Уран как таковая отсутствует. У него газ атмосферы просто плавно переходит в жидкость, и где проходит граница, установить точно нельзя. Поэтому за поверхность считают точку, где давление равно 1 бару – всё, что выше, считается атмосферой.

Температура Урана

Юпитер и Сатурн тоже состоят из газа и состав их похож, но в атмосфере Урана очень много льда. Температура атмосферы достигает – 2240С, и это самая холодная планета Солнечной системы. Причём такой холод наблюдается и на освещенной, и на ночной стороне.

Другие гиганты выделяют тепла больше, чем получают от Солнца. Даже Нептун, который похож на Уран своими характеристиками, но расположен гораздо дальше, выделяет тепла в 2.61 раз больше, чем получает. Выделение энергии происходит из-за гравитационного сжатия и вращения ядра. Но Уран с квадратного метра выделяет тепла даже меньше, чем Земля, то есть почти совсем не выделяет.

Это очень странно и почему так происходит, учёные пока не выяснили. Есть предположение, что выделяемое из недр тепло просто не может вырваться за пределы атмосферы – что-то его задерживает. Возможно, этим экраном может быть слой атмосферы, имеющий другой состав. Но тепло ведь должно куда-то деваться. Поэтому есть еще одна теория, что если Уран во всём остальном схож с прочими планетами-гигантами, то где-то в его глубине может существовать слой жидкой воды, а значит, и возможно наличие жизни.

Уран, самая холодная планета Солнечной системы не так прост, как кажется. Не выделяя тепло наружу, он тратит его на что-то внутри. Возможно, здесь мы сможем обнаружить нечто похожее на парниковый эффект Венеры. Конечно, возможны и другие объяснения, данных пока недостаточно.

Атмосфера Урана

Атмосфера Урана состоит по большей части из водорода – 83%, и гелия – 15%. Также имеется много метана и ацетилена. Так как метан поглощает красную часть спектра, планета имеет зелёно-голубой цвет. Теперь вы знаете, почему Уран имеет именно такой интересный цвет.

Планета не имеет четкой границы между атмосферой и поверхностью, так как последней у неё просто нет. Поэтому очень сложно сказать, какой толщины эта атмосфера, ведь точки отсчёта нет. Если бы мы начали спускаться в неё из космоса, то заметили бы, как давление растёт, пока газ не переходит в промежуточное полужидкое состояние, а затем и в жидкое. На какой высоте это происходит, узнать нельзя, состояние газа меняется не резко, а постепенно.

Хотя со стороны Уран выглядит совершенно монотонной, «мертвой» планетой голубого цвета, на которой можно обнаружить разве что пару облачков, на самом деле это не так. На нём дуют ветра со скоростью до 240 м/с и образуются большие вихри.

В самом нижнем слое – в тропосфере, ниже всех расположены водные облака, как привычные нам земные. Выше их – облака из гидросульфида аммония, а еще выше – облака из сероводорода и аммиака. Еще выше находится слой, в котором находятся метановые облака. Тропосфера – весьма беспокойное место, здесь дуют сильные ветра, много облаков, и меняются сезоны.

Выше находятся тропопауза и стратосфера, по нижнему слою которой этан и ацетилен образуют слой тумана. В тропопаузе «Вояджер-2» как раз и зарегистрировал самую низкую температуру в -249 градусов. Именно из-за низких температур и туманной прослойки Уран имеет такой унылый вид, без деталей. На самом деле мы просто не можем видеть то, что находится ниже, а облаков в верхних слоях очень мало, буквально единицы.

Самые высокие слои атмосферы – термосфера и корона, как ни странно, имеют большую температуру, чем нижние. Это еще одна загадка Урана, так как Солнце не даёт столько энергии, чтобы разогреть эти слои до 5000С.

Еще одна особенность Урана — термосфера распространяется на расстояние в 50 тысяч километров, два радиуса планеты.

Орбита

Планета Уран удалена от Солнца на 19.19 а.е, то есть в 19 раз дальше, чем Земля. Это просто огромное расстояние. В километрах это будет 2 миллиарда 800 миллионов километров. Орбита планеты Уран слегка вытянута, то есть не строго круговая. Точка наибольшего удаления от Солнца удалена на 3 миллиарда километров.

Эта планета тратит 84 земных года, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца – путь её очень длинный. То есть с момента открытия Урана Уильямом Гершелем в 1781 году эта планета только завершает третий оборот. Для нас это большой промежуток времени – более двух веков, но на Уране идет только третий год с его открытия.

Из-за большого удаления от Солнца Уран получает от него энергии в 400 раз меньше, чем Земля.

Полный оборот вокруг оси Уран делает за 17 часов 14 минут. Но газовые гиганты вращаются не как каменистые планеты, а как жидкие, с разной скоростью в разных широтах. Так как в верхних слоях атмосферы дуют ветра со скоростью до 240 м/с, притом по направлению вращения планеты. Поэтому находящиеся там облака могут совершить полный оборот, опережая планету – за 14 часов.

У Урана есть уникальное свойство – его ось вращения наклонена на 97.860, то есть он немного перевернут «вниз головой», как будто лежит на боку. И по орбите он как бы катится, а другие планеты похожи на стоящие вращающиеся волчки. Поэтому целых 42 года одно полушарие освещено, а на другом темно. Затем в другом полушарии наступает 42-летний день. При этом Солнце на полюсе стоит в зените, а на экваторе быстро встаёт и быстро заходит. Конечно, это можно было бы наблюдать, находясь на условной поверхности, и если бы не мешал толстый облачный и туманный покров.

Кольца Урана

Кольца Сатурна прекрасны, спору нет. Но многие люди просто не знают, что подобное украшение есть и у остальных планет-гигантов – у Юпитера, Урана и Нептуна. Конечно, кольца Урана не столь впечатляющие, однако вполне реальные. С Земли их можно обнаружить разве что на крупных обсерваториях, и то не всегда, так как они тонкие и слабо отражают свет, в отличие от ярких колец Сатурна. В их состав входят мелкие темные частицы, размером от микрометров до десятков сантиметров.

Всего Уран имеет 13 колец, самое яркое обозначается буквой эпсилон (ε). Все они не только отличаются цветом и яркостью, но и имеют широкие промежутки. Ученые считают, что они просто молоды, и сформировались недавно. Возможно, это остатки какого-нибудь спутника, который столкнулся с другим телом или был разорван приливными силами планеты.

Кольца Урана были открыты случайно в 1977 году группой ученых, которые наблюдали покрытие планетой звезды. При анализе данных выявилось неравномерное изменение яркости звезды, причем с обоих сторон планеты. Так открыли 9 колец.

В 1989 году «Вояджер-2» прислал фотографии, на которых кольца Урана видны во всей красе. Так открыли еще 2 кольца. А в 2005 году с помощью телескопа «Хаббл» открыли еще 2 кольца и теперь их стало 13.

Что любопытно, еще в 1789 году Уильям Гершель отметил, что Уран имеет кольцо, и даже указал, что оно красное. С тех пор никто из астрономов не смог их обнаружить и это посчитали просто ошибкой. Еще интереснее, что предпоследнее кольцо действительно имеет красный цвет. Так что слова Гершеля имели смысл. Но как он смог увидеть эти кольца? Или только предположил их наличие? Это остаётся загадкой.

Спутники Урана

Сейчас известно 27 спутников Урана, из них самый крупный – Титания, с радиусом 788 км. Он вдвое меньше Луны. Еще к крупным относятся Миранда, Ариэль, Умбриэль и Оберон. Если все их сложить вместе, то Тритон, спутник Нептуна, всё равно окажется тяжелее.

Состав спутников Урана – лёд и камень, примерно поровну. Поверхность их тёмная и плохо отражает свет. Однако Титанию и Оберон открыл еще Уильям Гершель, в 1787 году.

Интересные факты об Уране

Суммируя множество информации, можно выделить самые интересные факты о планете Уран.

  • Уран видели многие, но принимали его за обычную слабую звезду. Только Уильям Гершель в 1781 году с помощью самодельного телескопа выяснил, что это планета.
  • Имя планете придумал немецкий астроном Иоганн Боде. Логика была простая – Сатурн – отец Юпитера, поэтому следующую планету надо назвать именем отца Сатурна – Ураном.
  • Только один космический аппарат был около Урана – «Вояджер-2» в 1986 году. Он сблизился с планетой до 81.5 тысяч километров и собрал много ценных данных.
  • Скорость ветра на Уране может достигать 240 м/с. А еще там бывают мощные грозы.
  • Уран имеет зеленовато-голубой оттенок из-за наличия метана в атмосфере, который поглощает красную часть спектра.
  • Уран – самая холодная планета Солнечной системы. Температура на нём опускается до -224 градуса, до абсолютного нуля совсем немного.
  • Уран практически не выделяет собственного тепла, в отличие от других планет-гигантов.
  • На Уране возможно наличие жидкой воды, а в ней может обитать что-нибудь интересное.
  • Уран – единственная планета, которая «катится на боку» по своей орбите из-за сильного наклона оси в почти 98 градусов.
  • Уран в астрологии управляет созвездием Водолей.
  • В недрах Урана возможно существование жидкости в экстремальном состоянии – жидкий лёд при высокой температуре и давлении.

Исследования Урана

Изучать Уран непросто – он слишком удалён и даже для мощных земных телескопов представляет сложную цель. Поэтому большинство данных получено благодаря космическому телескопу «Хаббл».

Единственный космический аппарат, достигший Урана – «Вояджер-2». Он стартовал в 1977 году, и пролетел мимо Урана в 1986 году. Попутно он сделал фотографии планеты, колец и крупнейших спутников, открыл новых 10 спутников, провёл исследования атмосферы и магнитосферы. Переданная «Вояджером-2» информация неоценима. С тех пор к Урану не отправлялось ни одного аппарата.

Планировались миссии к внешним планетам, в том числе и к Урану, в следующем десятилетии. Будут ли они выполнены, пока неизвестно.

Источник: astro-world.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.